一、前言
大家知道,新中国成立以前,是第四纪科学的引进时代,前辈们主要做些基础性开创研究,并有杰出的建树,但应用研究甚少。新中国成立以后,由于大规模的经济建设和对科学技术的重视,基础研究和应用研究一起上。如20世纪50年代的黄土研究,就是由国家科委组织攻关的,有明确的分工,基础研究由中国科学院主持,而应用研究则由各个产业部门承担。我们建筑工程部也就是现在的建设部,主要研究黄土地基,特别是湿陷性黄土地基,后来又研究了黄土地下建筑。为了学习和应用第四纪科学的基础研究成果,我曾到中国科学院地质研究所(现地质与地球物理研究所)第四纪研究室学习,参加了在刘东生先生指导下的实地调查,这段经历虽然短,但对我回本部门做应用研究,确实帮助很大,这从我以下的介绍中可以得到了解。
二、应用研究的过程及其特点
应用研究通常是在取得基础研究成果和许多知识的基础上进行的,主要包括应用性的概念、理论、基本原理、设想、模拟和初步设计等,是创造新技术、新材料、新方法和新产品的研究活动,其过程一般有4个研究阶段,如下:
1)应用基础研究阶段,是指运用应用性的概念、理论等的阶段,一般通过大范围的调查研究和试样分析,提出发明新技术的初步依据。如我们在黄强先生的领导下研究黄土的湿陷性时,经过调研后,首先对研究对象进行概念性的思考,确定了湿陷性黄土的概念,它是湿陷性与黄土的结合。前者是土力学的范畴,后者是地质学的范畴。与前苏联的大孔土、湿陷性土的概念不同,都是土力学的。而湿陷性黄土有了两个学科概念的结合,内涵更丰富,外延更清楚,使用起来更符合实际。又如我们在研究湿陷性黄土的分布及其建筑条件时,进行了建筑工程地质区划的研究,这是一项应用性的基础研究,既应用了黄土地学的基础研究成果,又研究了建设部门的建筑特征指标,通过分析和综合,建立起不同类型、不同等级的区域体系,为编制出始于1966年的符合我国实际情况的《湿陷性黄土地区建筑规范》(以下简称“黄土规范”)提供了基础资料和科学认识。如兰州、西安两地的湿陷性黄土,湿陷系数虽有差别,但都不大,而两地的湿陷灾害则显著不同,这种现象,只有从区域系统及其物质成分、组织结构、物理力学性质等进行综合分析,才能明白。因此,区域系统的建立,开拓了人们的认识和思维,由此孕育出了不同的湿陷类型及其他若干有地方特色的防治技术。这项成果还概括成简图和简表列入“黄土规范”的附录中,向黄土地区的建设者提供了宏观的先导性认识和参考。在以后“黄土规范”的历次修订中,都对这个简图和简表进行研究、完善和扩展,继续随时代发挥积极的作用。这也说明应用基础研究是不可缺的。
2)应用实验研究阶段,主要指利用基本原理、设想、模拟或初步设计等的阶段,通过实地的实验研究,建造出新的建筑产品。如我们研究黄土的建筑场地和地基时,在我国湿陷性黄土建筑区划成果的基础上,通过大量的室内外的实验研究,特别是在兰州、西安、太原三市的城郊区,进行大型的多尺寸的野外浸水实验,使我们获得了符合我国实际的新的技术,代替了新中国成立后引进的原苏联的大孔土建筑规范的技术。在湿陷性的判别上,前苏联用300kPa下的湿陷系数,而我们用了200kPa下的湿陷系数。在地基评价方法上,前苏联采用单指标的评价方法,而我们采用指标加分类分区的多指标的评价方法。这样能够更符合实际,建筑措施也能宽严得体,既节约了投资,又保证了质量。这些实验研究是在“建筑市场以外”完成的,也就是说主要是由研究人员完成的。这些技术是黄土建筑的新技术,后来成为“黄土规范”中的主要技术,一直沿用至今。
3)应用开发研究阶段,是指转移新技术、完善新技术的阶段。这时研究人员已经基本上掌握了这项新技术,但市场的生产技术人员尚未了解,仍用原来的习惯性旧技术,这就要与市场生产相结合,走“产、学、研”的道路,召开学术经验交流会,建造示范建筑产品,以说明新技术的先进性和经济的合理性。在这个过程中,不断扩大示范产品的应用规模,不断完善技术,使市场的生产技术人员逐步熟悉这项技术,同时接受时间的考验,解决某些只有使用一段时间后才能消除的不确定性和疑虑,这段时间的长短,主要视新技术的成熟程度而定。
4)应用推广研究阶段,是指进行技术标准化的阶段,随着新技术、新产品的应用规模的扩大,技术的成熟,市场各方的参与者都基本上承认了这项技术。这时为了获得最佳的经济、社会和环境的效益,通常由政府主管部门或有一定权威的行业协会,根据需要和可能列出项目,进行技术标准的编制,编制人员不仅有研究人员,还有市场的生产技术人员,为了取得多科技术的最佳联合,还要有相关专业人员的参与,主持的研究人员这时要做大量的组织协调工作,将标准化的对象,通过整理、优化、简化,由混乱和重复做到科学合理和便于操作,一般要经过4~5稿,才会成为正式文本,然后报政府的主管部门或有一定权威的行业协会,经批准后正式公布使用。至此,新技术就变成了通用技术或称常规技术,同时淘汰了旧技术,作为一轮全过程的应用研究就算完成了。
以上应用研究的4个发展阶段,只介绍了我们编制“黄土规范”的例子,而我以后主编的《黄土地下建筑技术条例》、《软土地区工程地质勘察规范》和参编的《膨胀土地区建筑技术规范》的工作,也是经历了这4个研究阶段,不过只是各段时间的长短不同而已。
三、后语
基础研究与应用研究是科学研究的两个组成部分,虽然两者都是为了造福人类,但其性质和特点是不同的。基础研究主要解决认识世界的问题,是创造新知识、探索世界奥秘的研究活动,回答“是什么”和“为什么”,没有特定的目的。应用研究主要解决改造世界的问题,是在运用基础研究成果和许多知识的基础上,创造操作性的新技术、新材料、新方法和新产品的研究活动,回答“做什么”和“怎么做”,有特定的目的。基础研究与应用研究,既有联系,又有不同,第四纪科学的这两部分的研究工作,我认为应该守住不同,关注联系,个人的粗浅看法如下:
1)从事基础研究的人员,要守住创造新知识、探索世界奥秘的阵地。在这个前提下,关注甚至协助位于下游的应用研究,有3点值得考虑:第一,在选择研究点时,在我国要尽量靠近人类频繁活动的社会经济区,如城乡居住区,工农业作业区、交通线等,便于产业部门应用;第二,要多测年龄,第四纪科学有一个独特优势,就是第四纪年代学,能帮助人们了解过去的情况,这对于预测未来是非常重要的;第三,要多测物质的基本性质和形态,如成分、结构、构造、地质、地貌等,产业部门的研究和生产工作,都是直接与物质材料及其形态打交道的。
2)从事应用研究的人员,要守住创造新技术、新材料、新方法、新产品的阵地。关注和协助上游的原始知识创新和下游的市场产品更新,有4点值得考虑:第一,要密切注意基础研究的新动向、新成果、新资料,原始创新会对应用研究的方向、方法产生重大的改变,甚至出现新的应用研究领域;第二,学习和吸收国际先进技术,一定要结合本国的情况,建筑产品是坐落在第四纪环境中,而第四纪环境在一般性的基础上是有特殊区域性的,因此,建筑区域分异的研究,即建筑区划的研究,是一项很有实际价值的研究,因为,它是孕育多种建筑新技术和新产品的肥沃土壤;第三,就应用研究来说,只要目的确定,每个侧面和每个阶段都是研究工作,都会取得相应的成果,都能起到积极的作用,但全过程的研究最好,通过标准化的努力,可得到社会的普遍认可;第四,要时刻注意市场生产中新出现的显现的和潜在的问题,随着科技水平的普遍提高和市场竞争的空前剧烈,不断更新旧技术的需求总是存在的,一般生产人员无暇来做研究的,而应用研究人员就有工作机会,关键是研究什么,怎么研究,能否得到产业部门、社会团体和企业集团的重视和支持,这就要看应用研究人员的努力、水平和机遇了。
(本文为广西北海市召开的“第四纪科学教育和普及研讨会”上的发言,2003年1月22日)
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